[發明專利]一種重金屬離子吸附和檢測型復合水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201611116806.2
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106622156B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 趙義平;文夢娟;姜文哲;曹小浩;趙國部
• 申請（專利權）人: 天津市金鱗水處理科技有限公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;C02F1/28;G01N21/64;B01J20/30;C02F101/22;C02F101/20
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 韓劍峰

本發明公開了一種重金屬離子吸附和檢測型復合水凝膠的制備方法，屬于高分子材料領域。所述復合水凝膠為一種海藻酸鈣/凹凸棒土/碳點復合水凝膠，由以下方法制備得到：(1)采用海藻酸鈉和凹凸棒土為原料，在鈣離子溶液中可交聯形成海藻酸鈣水凝膠CA/ATP；(2)用偶聯劑3?縮水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)對市售鈣點進行改性處理，制備出KH560改性碳點；(3)將海藻酸鈣水凝膠CA/ATP和KH560改性碳點浸入CD?KH560溶液中，經過搖床中避光震蕩、洗滌、冷凍干燥，即制得重金屬離子吸附和檢測型復合水凝膠。該復合水凝膠既可以有效地對水中的重金屬離子進行定性檢測，又可吸附水中的重金屬離子。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種對鎳、鉻、鉛、汞等重金屬離子具有良好檢測功能和吸附功能的復合高分子水凝膠制備方法。該復合水凝膠既可以有效地對水中的常規重金屬離子進行定性檢測，又可以吸附水中的重金屬離子，可應用于電鍍工業、化學工業等污水的處理領域。

背景技術

重金屬離子污染對人體產生嚴重危害。目前，無害化處理含重金屬離子廢水的主要方法有膜分離法、電化學沉淀法、離子交換法、吸附及生物處理法等。其中，吸附法對重金屬離子的去除率高，吸附量大，吸附速率快，操作簡便。但是，可吸附重金屬離子的吸附劑一般價格都較為昂貴。因此，用價格低廉的材料復合改性現有吸附劑開發低成本和高吸附效率的新型吸附劑，是可吸附重金屬離子的吸附劑研究的一個重要方向。

凹凸棒土(ATP)作為一種天然非金屬礦物質材料，是一種具有鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其特殊的結構使其具有很大的比表面積，物理吸附能力很強；另一方面，凹凸棒土帶有層面負電荷，在層間吸附了具有可交換性的陽離子以使電荷平衡，這樣凹凸棒土就具有了強的離子吸附交換能力，可以應用到含重金屬離子的廢水處理中。但是，凹凸棒土在水中有很好的懸浮性，盡管其具有很好的吸附能力，對于水處理領域來說，粉末狀的凹凸棒土無法直接投入水中使用，需要采取一定的方法進行處理。目前，較好的處理方法是采用一定的載體固載凹凸棒土，再投入水中使用。本發明人在前期發明中公開了一種吸附型高分子復合水凝膠的制備方法及其產品(專利號ZL201020595998.1)，利用高分子水凝膠作載體，固載凹凸棒土，從而很好地發揮凹凸棒土的吸附作用。另外，公開了一種對重金屬離子吸附量大、吸附效率高的殼聚糖復合絮凝劑的制備方法及其產品(CN103274509A)。

海藻酸鈉(SA)是無臭、無味、淡黃色不定形粉末，性能優良，在食品、紡織、醫藥及日用化工等眾多領域有著廣泛應用，易于在鈣離子溶液中形成海藻酸鈣(CA)凝膠，對重金屬離子有良好吸附性能。Guerra D L等將天然ATP改性加入到海藻酸鈣薄膜中制備了雜化復合薄膜，研究了雜化膜對Th的吸附性能【Guerra D L,Viana R R,da Costa L P,etal.RETRACTED:Sodium alginate films modified by raw and functionalizedattapulgite for use of thorium(IV)adsorption:A thermodynamic approach[J].Journal of Physics and Chemistry of Solids,2009,70(11):1413-1421.】。Li Y等將碳納米管固定于海藻酸鈣中，制備出纖維狀復合凝膠，研究結果表明，纖維狀凝膠可增加其比表面積，提高對銅離子的吸附性能【Li Y,Liu F,Xia B,et al.Removal of copper fromaqueous solution by carbon nanotube/calcium alginate composites[J].Journal ofHazardous Materials,2010,177(1):876-880.】。因此，用海藻酸鈣凝膠為載體包覆、固定凹凸棒土，可充分利用其良好的吸附性能和優良成形性的特點，協同凹凸棒土的重金屬離子吸附作用，制備重金屬離子吸附型凝膠材料。